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1、1,系统可靠性基本概念 简单系统可靠度计算 系统可靠度分配,第四章 汽车可靠性分析,重点：串联系统、并联系统可靠度计算；系统可靠度分配方法：等分配法、按比例分配法、AGREE分配法,2,一、系统与单元,系统由若干个部件相互有机地组合成一个可完成某一功能的综合体。单元组成系统的部件。系统和单元是相对的两个概念，视研究对象不同而不同。,4.1 系统可靠性基本概念,3,二、系统可靠性分析方法,可靠性预测按照已知零部件或各单元的可靠性数据，计算系统的可靠性指标。可靠性分配按照已给定的系统可靠性指标，对组成系统的单元进行可靠性分配。,系统可靠性分析的目的：1）就是使系统在满足规定的可靠性指标、完成预定功
2、能的前提下，使该系统的技术性能、重量指标、制造成本及使用寿命等取得协调并达到最优化的结果；2）在性能、重量、成本、寿命和其它要求的约束下，设计出高可靠性系统。,4,三、可靠性逻辑框图,在可靠性工程中，往往用系统的结构图和逻辑图来描述系统与各单元之间的关系。系统结构图用来表达系统中各单元之间的物理关系；系统可靠性逻辑图用来表达系统单元间的功能关系，指出系统为完成规定功能，那些单元必须正常工作，那些单元仅作替补件等。,逻辑图中包括一系列方框，每个方框代表系统的一个单元，方框之间用直线联接起来，表示单元功能与系统功能间的关系，而不能表达它们之间的装配关系或物理关系。,5,a),b),a)振荡电路功能
3、图 b)振荡电路可靠性框图,如图a）所示是最简单的振荡电路，它由一个电感和一个电容并联连接的。但根据振荡电路的工作原理，电感和电容中任意一个故障都会引起振荡电路故障，因此，振荡电路的可靠性框图为串联连接，如图b）所示。,6,串联系统逻辑框图,串联系统：就是该系统中各分系统的失效是相互独立的，而且如果其中任何一个分系统发生故障，都会导致整个系统失效，如同链条的任何一个环节断裂，整个链条就会失效一样。,7,并联系统逻辑框图,并联系统：就是该系统中只要有一个分系统工作，系统就能工作。或是只有当所有分系统都失效，系统才失效。,并联系统逻辑图,8,一、串联系统的可靠度计算,4.2 简单系统的可靠度计算,
4、设第 个部件的寿命为，可靠度为 假定 随机变量相互独立，若初始 时刻时，所有部件都是新的，且同时工作。显然串联系统的寿命为:,9,系统中各单元可靠度相等时：,具有串联系统逻辑图的串联系统，其可靠度RS与功能关系呈串联的单元数量n及单元的可靠度Ri有关。随着单元数量的增加和单元可靠度减少，串联系统的可靠度将降低。系统的可靠度总是小于任一单元的可靠度。,串联系统可靠度：,10,串联系统的失效率 是各单元失效率 之和,设各单元失效率为常数，系统平均寿命：,串联系统失效率：,11,例1（教材4-1）：由4个零件串联组成的系统中，零件的可靠度分别为0.9、0.8、0.7、0.6，求该系统的可靠度。,例2
5、：某系统服从指数分布,由3个子系统串联组成。若各子系统的平均故障间隔时间分别为200h、80h、300h，求系统的平均故障间隔时间是多少？,12,二、并联系统的可靠度计算,设第 个部件的寿命为，可靠度为 假定 随机变量相互独立，显然并联系统的寿命为:,并联系统失效概率：,13,系统中各单元可靠度相等时：,具有并联系统逻辑图的并联系统，其可靠度RS与功能关系呈并联的单元数量n及单元的可靠度Ri有关。随着单元数量的增加和单元可靠度增加，并联系统的可靠度将增加。系统的可靠度总是大于任一单元的可靠度。,并联系统可靠度：,14,并联系统失效率（寿命服从指数分布）：,失效率是常数时，并联系统的失效率不是常
6、数，而是时间的函数。,15,设各单元失效率为常数，系统平均寿命：,例3（教材4-2）：设每个单元的寿命服从指数分布，且失效率为0.001/h，求100h时，如下情况的系统可靠度：（1）两个单元构成的串联系统；（2）两个单元构成的并联系统。,16,三、串并联系统的可靠度计算,串并联系统是由串联系统和并联系统组合起来的一种系统。,17,(1)先求出串联分系统与和分系统与的可靠度，分别记为34和56。,34=R34 R56=R5 R6,18,()求出分系统34与S56以及分系统与的并联可靠度，分别记为3456和78。,3456=1-（1-R34）(1-R56),R78=1-（1-R7）(1-R8),
7、(3)求等效系统串联系统可靠度,345678,19,进行可靠性分配的目的：,1、落实系统的可靠性指标2、明确对各系统或单元的合理的可靠性要求 3、暴露系统的薄弱环节，为改进设计提供数据,4.3 系统可靠度分配,可靠性分配:就是把系统的可靠性指标合理地分配到组成此系统的每个单元。,20,可靠度分配的作用和适用范围：,(1)合理地确定系统中每个单元的可靠度指标，以便在单元设计、制造、试验、验收时切实地加以保证。反过来又将促进设计、制造，试验、验收方法和技术的改进和提高。(2)通过可靠度分配，帮助设计者了解零件、单元(子系统)、系统(整体)间的可靠度相互关系，做到心中有数，减少盲目性，明确设计的基本
8、问题。(3)通过可靠度分配，使设计者更加全面地权衡系统的性能、功能、重量，费用及有效性等与时间的关系，以期获得更为合理的系统设计，捉高产品的设计质量。(4)通过可靠度分配，使系统所获得的可靠度值比分配前更加切合实际，可节省制造的时间及费用。,21,可靠度分配的原则：,(1)技术水平。对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性可有把握地增长到较高水平，则可分配给较高的可靠度。(2)复杂程度。对较简单的单元，组成该单元的零部件数量少，组装容易保证质量或故障后易于修复，则可分配给较高的可靠度。(3)重要程度。对重要的单元，该单元失效将产生严重的后果，或该单元失效常会导致全系统
9、失效，则应分配给较高的可靠度。(4)任务情况。对单元的工作周期及其工作环境等给予考虑，如对整个任务时间内均需连续工作及工作条件严酷，难以保证很高可靠性的单元，则应分配给较低的可靠度。(5)考虑费用、重量、尺寸等条件的约束。,22,两点假设：,(1)组成系统的各零件、部件及分系统的故障是相互独立的；(2)组成各系统的零件、部件及分系统的失效率又都是常数，也就是它们的寿命均服从指数分布。,可靠度分配方法：,等分配法、按比例分配法、AGREE分配法 再分配法,23,一、等分配法,1、串联系统,特点：简单，但没有考虑各单元的现有可靠性水平，重要程度不同及成本等，目前使用不多。,24,25,2、并联系统
10、,26,27,二、按比例分配法,分配原理：考虑到原有系统基本上反映一定时期内产品能实现的可靠性，按现实水平，把新的可靠性指标按其原有能力成比例进行调整。,适用条件：新、老系统结构相似，而且有统计数据的情况。,28,按比例分配步骤,分配各子系统失效率,估计子系统失效率,计算系统失效率及子系统失效率加权因子,计算各子系统分配到的可靠度,29,例6（教材4-4）：由3个子系统组成串联系统，子系统失效率为1=0.003/h，2=0.002/h,3=0.001/h,系统任务时间为40h，系统规定的可靠度为0.96，试用按比例分配法分配可靠度。,30,三、AGREE分配法,子系统重要度：第i个子系统失效引
11、起系统失效的次数与第i个子系统失效次数的比值，即第i个子系统发生失效时，整个系统发生失效的概率。,分配原则：重要度大的子系统分配给高可靠度，重要度小的子系统分配较低的可靠度。,31,考虑重要度的分配方法：,32,子系统复杂度：子系统部件数与整个系统部件数的比。,串联系统部件多时,系统服从指数分布,33,按重要度和复杂度的分配方法,分配原理：同时考虑重要度和复杂度。,适用条件：失效率为常数的串联系统。,分配步骤,考虑重要度,考虑复杂度,同时满足重要度和复杂度,34,例7（教材4-5）：一个由4个单元组成的串联系统，要求在连续工作24h的期间内具有0.96的可靠度水平，其中单元1和3对于系统的成功
12、运行有极大的重要性，即取1=3=1，单元2的工作时间为10h，重要度为0.9，单元4具有的重要度为0.85，其工作时间为12h，试用AGREE方法作可靠度分配，它们的组件数分别为10、20、90、50。,35,四、可靠度的再分配法,再分配的原因：如果分配给各分系统可靠度之后，所得到的系统可靠度小于规定的系统可靠性指标。说明所设计的系统不能满足规定的可靠度指标要求，就要进一步改进原设计以提高其可靠度，即要对各分系统的可靠指标进行再分配。,再分配方法：把原来可靠度较低的分系统的可靠度都提高到某个值，而对原来可靠度较高的分系统的可靠度保持不变。,36,可靠度再分配的步骤,37,可靠度再分配的步骤,3
13、8,例8：一个系统由三个分系统串联而成，通过预测得到它们的可靠度为：0.8,0.7,0.9,则系统可靠度为0.504，而规定的系统可靠度为0.65。试对三个分系统进行可靠度再分配。,39,五、综合评分分配法,分配原理：按经验对各单元考虑主要因素综合评分，根据各单元得分多少分配给相应的可靠性指标。,考虑的因素及评分原则：,技术水平：对技术成熟，有把握保证高可靠性的则评1分，反之最多可评到10分；复杂程度：单元组成的零件少，结构简单评1分，反之最多评到10分；重要程度：极其重要单元评1分，反之最多评到10分；任务时间：整个任务期中工作时间很短，工作条件好评1分，反之最多评到10分；环境因子：生产条件好评1分，反之最多评到10分。,40,综合评分法分配步骤,第i单元综合得分：,系统总评分：,第i单元得分比数：,串联系统各单元分配得可靠度：,各单元寿命为指数分布时：,41,例9：某系统由5个单元串联，各单元主要因素得分如表所示，要求任务时间为500h的可靠度RS（200）=0.95636，按综合评分法求各单元的可靠度。,42,分配结果,RS=0.9529,43,教材P50页：题6和题8。,习题,第三章 可靠性常用分布函数,
